基于學生自主選課的大學物理實驗教學改革實踐與思考

摘 要：信息化技術的發展和教學理念的轉變不斷激發實驗教學改革的活力和潛能，越來越多的高校逐漸在公共基礎實驗課程中推行學生自主選課。相較于傳統的以班級為單位的集體排課，學生自主選課帶來的變化廣泛而深入。文章從多個方面介紹了華中農業大學在大學物理實驗課程中推行學生自主選課模式的具體舉措，文章還基于實踐效果深入分析了學生自主選課的積極作用和優勢，同時也總結分享了選課模式改革過程中遇到的典型問題以及有效的應對辦法。

關鍵詞：大學物理實驗；學生自主選課；選課模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-7164（2024）26-0128-04

大學物理實驗是普通高等學校理工科學生必修的公共基礎課程，也是學生進入大學以后接受系統的實驗方法和實驗技能訓練的開端課程，對學生科學精神的培養、科學素養的提升具有不可替代的作用。近年來，隨著教學條件的改善和教學理念的轉變，對于大學物理實驗教學模式的改革一直在進行，［1-4］其中最引人注目的內容之一便是從傳統的以班級為單位的集體排課向學生自主選課的轉變。［5-6］

在過去相當長的時間里高校大學物理實驗課程皆是以班級為單位安排教學活動（必要時也會將班級切分為兩個或多個小組），所有學生在統一的時間里完成相同的實驗項目。這種方式與一般的理論課課堂類似，便于學校排課和管理，但在培養學生自主學習能力、促進學生個性化發展、推進以學生為中心的教育理念等方面存在局限。學生自主選課建立在開放式實驗教學基礎之上，這里的“開放”主要體現在為時間開放和實驗項目開放。［7］時間開放是指學生可以在各實驗室開放時間內任意選擇時間段來上課；實驗項目開放是指實驗室可供選擇的實驗項目數量大于學生必修的實驗項目數。在互聯網和信息技術尚未普及的年代，要突破傳統集體排課推行學生自主選課，其成本和難度會讓絕大部分高校望而卻步。而如今互聯網已深入人們的生活，信息技術更是普惠各行各業，高校的教學模式改革也同樣迎來了廣泛機遇與強勁活力。大學物理實驗作為一門面向不同專業的、涉及大量學生的重要公共基礎課程，對信息化教學改革的需求更為旺盛，改革的動能和收益更突出。文章將結合華中農業大學在大學物理實驗推行學生自主選課的實踐，深入分析學生自主選課的主要優勢，著重探討其中的問題及應對辦法。

一、學生自主選課的具體實踐

華中農業大學早在十余年前就開始了大學物理實驗學生自主選課系統的設計開發，［8］經歷多年的教學實踐，積累了豐富的運行經驗，學生自主選課的操作流程和軟硬件支撐也不斷完善。與傳統的以行政班級為單位的集體排課相比較，學生自主選課帶來的變化廣泛而深入。

（一）確定實驗課堂的數量及時間

大學物理實驗是華中農業大學理工農林類專業必修的一門基礎實驗課，覆蓋全校一半以上的本科生。開課時間一般是在大一下學期或大二上學期，平均每學期開課人數一千余人。根據每位學生應修學時數（30學時）、每次實驗學時數（4學時）以及各實驗室的額定人數等信息，便可計算出總的課堂需求量，實開課堂數量通常要略高于課堂總需求量（例如1.1倍）。再根據各相關專業課表信息統計預估出每個時間段可開課堂數，從而確定開課課堂的時間分布。由于華中農業大學的大學物理實驗排課是在學期初，此時學生的絕大部分課程都已排完或選定，考慮部分學生可能缺少連續4課時的空余時間，必要時可在周末或者晚上開設一些課程供學生選擇。

（二）確定實驗課堂的指導教師

開課的課堂數量及時間確定后，接下來便是組織相關教師選定實驗課堂（教師選課）。教師按照分配的實驗教學工作量，根據個人的時間和意愿，依次選定具體的課堂。教師選課是以“輪”為單位，一輪實驗是指完整的30個課時的實驗，涵蓋所有實驗室，需連續七周內在相同的時間段（例如周三下午）依次完成不同實驗課堂的指導任務。因為完整的一輪實驗只持續七周，所以一個學期內可安排上下兩輪實驗（主要針對教師，學生選課以“課堂”為單位，不受此限制）。考慮教師對上課時間也會存在一定的要求或偏好，因此，教師可事先約定好選課規則，輪流選定將要授課的課堂。

（三）開放學生自主選課系統

將確定好的實驗開課信息錄入系統后，便可向學生開放選課。學生根據個人的業余時間，選滿應修的學時數即可（7個四學時的實驗課堂和1個兩學時的實驗考查）。通常是每周可選一個實驗室，每個實驗室含1個必修實驗和若干選修實驗（每個實驗均為兩學時，另有少數實驗室只含1個四學時的必修實驗），學生可根據個人興趣確定1個選修實驗，與必修實驗一起構成一次四學時的實驗課堂。系統不對實驗項目的選課順序做要求，只要求在一個學期內選滿所有必修實驗且總學時數達到30。兩個學時的實驗考查只在期中考試周和期末考試周開放，若是要選定在期中考試周，則必須確保所有實驗都選在期中考試周之前。在整個開課期間，選課系統始終向學生開放，絕大部分學生會在系統開放后的一兩天時間內將所有實驗選定，也有一部分學生可能因期望的時間段已選滿等原因不能提前選定所有實驗。

（四）實驗課堂的組織與管理

教師是以“輪”為單位選定上課課堂，而學生則是以“課堂”為單位進行選課，這就意味著即使是同一輪實驗，每堂課的學生也不同。不僅如此，由于每個學生選定的選修實驗可能不一樣，教師在每個課堂通常都要指導兩個以上的實驗。首先指導所有學生完成兩學時的必修實驗，然后再根據選課情況，分組指導學生完成兩學時的選修實驗。每次實驗課堂開始前，學生須上交本次實驗課堂的預習報告和上一次實驗課堂的實驗報告，而本次實驗的實驗報告則應課后完成并在下一次實驗課提交。因教師和學生組合上的隨機性，報告的批改也是交叉隨機的，教師甲批改的報告可能是教師乙指導的，而教師甲指導的實驗可能由教師丙來完成報告批改。

二、學生自主選課的優勢分析

學生自主選課是把選擇權交給學生，對于調動興趣的驅動力、提升學習的自主性、促進個性化發展等具有舉足輕重的作用，也是實踐以學生為中心的教學理念的重要舉措。文章將著重結合華中農業大學物理實驗的教學實踐，分析并總結推行學生自主選課的重要優勢。

（一）有助于落實“以學生為中心”和“以興趣為驅動”的教育理念

大量的教學實踐證明學生的主觀意愿和學習興趣對課程的學習成效具有至關重要的影響。當學生對一門課程興趣不足或重視度不夠時，即使依靠“臨陣磨槍”通過了課程考核，其知識和能力也難有實質長進，反而浪費了許多寶貴的時間和精力，不利于個人發展。學生自主選課是尊重學生意愿、實現興趣驅動的一種基礎性舉措，大學物理實驗擁有良好的條件和需求來推行學生自主選課。若要讓學生自主選課的這一優勢得以充分發揮，還需在實驗項目的設置和設計上下足功夫。

（二）有助于增強課程可塑性和課堂靈活性

在科技和社會發展日新月異的今天，作為培養學生科學精神、提升學生科學素養的一門關鍵基礎課程，大學物理實驗應當積極從科技和社會發展的成果和實例中汲取新知，不斷發展和優化大學物理實驗的教學內容。

一方面，學生自主選課更加便利了教師開發和引進新的實驗項目，通過各實驗項目的選課情況和課堂反饋，適時調整實驗項目的設置和設計。另一方面，自主選課也給實驗課堂帶來了較大的靈活性，學生完成自主選課后，若后續出現臨時變故無法到課，在一定條件下可及時取消選課改選其他時間。教師或實驗管理人員也可根據學生的選課情況，對實驗課堂進行動態調整。

（三）有助于規范課程管理和提升課程質量

基于學生自主選課具體實踐可以發現，完成自主選課的教學組織需要課程組所有教師的協調合作。由于每堂課教師和學生的組合關系具有隨機性，實驗指導和報告批改在不同教師之間交叉進行，因而實驗要求、評分標準的規范化顯得尤為重要。這一過程有力地促進了整個課程教學管理的統一和規范。不僅如此，這種模式下學生會對不同教師形成印象對比，教師之間也會在實驗指導和報告批改的交叉中互督互促，這些因素對課程教學質量的保障和提升起到積極的作用。

（四）有助于防止學生在實驗課堂敷衍了事

實驗類課程經常存在的一個問題是學生在實驗過程中渾水摸魚，這在傳統的以班為單位的實驗課堂里表現得尤為明顯。對抱有應付心態的學生，很容易對身邊熟悉的同學產生依賴，實驗過程蒙混過關、實驗報告抄襲模仿。推行自主選課后，每個實驗課堂的學生是隨機的，往往來自不同專業和班級，學生彼此不認識或不熟悉，實驗操作、報告撰寫都得靠自己，敷衍應付的情況明顯減少。每個課堂的選修實驗將學生進一步切分，有的實驗室包含三四個選修實驗，平均每個選修實驗的學生數只有課堂總人數的三分之一或四分之一，學生在課堂上“渾水摸魚”的難度進一步增加，有助于提升學生參與實驗項目的效果。

三、學生自主選課的問題及應對

（一）實驗項目選課順序不可控

對于傳統以班為單位的實驗課程，通常老師和學生相對固定，實驗項目可以按順序進行，實驗內容可以存在先后關聯或漸進關系。而推行自主選課后，實驗課堂之間的順序被打亂，不同學生實驗項目的選課順序也不一樣，必須確保每個實驗項目的獨立性。大學物理實驗廣泛涵蓋力熱電光原等不同物理學領域的實驗，它們之間大多是平行關系，對實驗選課的先后順序并無特殊要求。而一些共同的基礎性的實驗知識和技能需要安排在實驗課程的最前面。因此，可在實驗開始前的大學物理理論課上安排一次實驗緒論課，著重介紹大學物理實驗的基礎知識和注意事項。推行學生自主選課并不一定會帶來實驗項目順序不可控的問題，如果某些實驗項目之間確實存在先后關聯，可以適當調整實驗選課的規則，例如可將相關實驗并入一個實驗組，以實驗組為單位開展自主選課。

（二）部分課堂人數少導致資源浪費

自主選課必然會產生的一個問題是不可能保證每個課堂的選課人數都達到額定人數，部分課堂的人數偏少。這就需要在確定課堂時間分布時做好充分調研，對每個時間段可能選課的人數有充分可靠的預估，謹慎確定實開課堂數量與課堂總需求量之間的比例系數（過高容易導致課堂資源浪費，過低則會增加學生選課難度）。即便如此，也還是不能完全避免部分課堂缺額大，部分學生無合適的課堂可選的情況，特別是某些出乎預料的課程安排、大型活動可能加重這一情況。此時就需要適時關注系統中的學生選課信息，對于人數過少的課堂可以聯系已選學生改選并取消課堂，并在其他合適的時間增補課堂。要對學生因個人原因重選的頻次做出合理限制，以免出現過多臨時和隨意更改選課的情況。

（三）人工管理需求相對加大

在推行學生自主選課的初期，可以明顯感受到各項管理事務的增加，如調研課堂數量和分布、組織教師選課、設置調試選課系統、組織學生選課、動態調整增刪課堂、管理學生課程數據、回復學生選課咨詢等都需要投入時間和精力。為此，華中農業大學在推進課程信息化方面做了一系列努力，包括改進優化選課系統、開發微信小程序、開設微信公眾號、開通實驗輔助資源庫等，多年的實踐經驗積累，目前華中農業大學的實驗管理已逐漸走向成熟、規范，需要的人工管理投入也明顯減少。另一方面，選課模式的改革也進一步提升了課程的信息化水平，很大程度上是把原來分散在各任課教師頭上的課程管理工作整合起來，如課堂考勤、曠課處理、實驗補做、成績統計匯總等，都由信息化系統和指定管理人員統一負責，從而讓實驗任課教師能夠有更多的時間精力專注教學或科研方面的工作。

（四）曠課或缺交報告的情況增多

目前高校絕大部分的課程是以班級或專業為單位開設課堂，因此很少出現因為忘記時間而曠課的現象。但自主選課的一個重要特點是，每位學生的課表可能都不一樣，身邊同學的上課時間不再同步，這有可能導致“忘記上課”成了學生自主選課課堂曠課的主要原因（如果是其他原因，學生會提前取消選課改選其他時間），“忘記寫報告”（尤其是實驗預習報告）也是多數學生缺交報告的理由。應在實驗緒論課上跟學生強調，一定要把選課時間寫入自己的課程表，或在手機上設置上課提醒。

與此同時，一個更有效的做法是在微信公眾號上開通選課查詢和提醒功能，包括實驗報告的狀態提示。對個別學生曠課的情況，教師可在正式上課前通過系統預留的手機號聯系學生。

通過這些措施，華中農大近幾年大學物理實驗課程的總體曠課率已降到不足1%，遠低于無法退選和改選的集體排課課堂。

四、結語

任何教學改革都是為了解決教學中存在的問題或提升優化教學效果，推行學生自主選課也是如此。改革是否可取、是否成功，取決于改革所帶來的裨益是否足以抵償它所產生的問題。華中農業大學在大學物理實驗課程推行學生自主選課的改革實踐過程中，持續鞏固強化自主選課帶來的優勢，不斷克服解決改革中遇到的問題，使得大學物理實驗課程的教學組織與管理以及教學效果獲得了穩定且顯著的提升。文章的分析總結亦能給其他公共基礎實驗課程的教學改革提供一些有益的參考或啟發。

參考文獻：

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［7］ 段秀銘，易志軍，張倫，等. 物理實驗開放式教學自主選課問題研究［J］. 大學物理實驗，2020，33（05）：146-149.

［8］ 盧軍，陳建軍，譚佐軍，等. 基于ASP.NET和SQL的大學物理實驗選課系統設計［J］. 大學物理實驗，2011，24（01）：89-92+106.

（責任編輯：邵秋露）

作者簡介：鄧海游（1985—），男，博士，華中農業大學工學院副教授，研究方向為生物物理；劉泉（1978—），女，博士，華中農業大學工學院副教授，研究方向為非線性統計物理；易偉松（1977—），男，博士，華中農業大學工學院副教授，研究方向為生物醫學光譜學。